Sinxronizatsiya dasturlarida ushlab turish - Holdover in synchronization applications

Bir vaqtning o'zida sinxronlashtirilgan ikkita mustaqil soat bir-biridan cheksiz uzoqlashadi.[1] Ularni bir vaqtning o'zida namoyish qilish uchun ularni muntazam ravishda qayta sinxronlashtirish kerak bo'ladi. Sinxronizatsiya orasidagi davr deb nomlanadi ushlab turish va ushlab turish sharoitida ishlash mos yozuvlar osilatorining sifatiga, PLL dizayni va ishlatilgan tuzatish mexanizmlariga bog'liq.[2]

Ahamiyati

Sinxronizatsiya hujayra maydonidagi quvvat kabi muhimdir.[3]

Yuqoridagi taklif shuni ko'rsatadiki, sinxronizatsiya dasturlarida zaxira quvvatida ishlashga o'xshash deb o'ylash mumkin.

Zamonaviy simsiz aloqa tizimlari to'g'ri ishlashi uchun hech bo'lmaganda chastotani va ko'pincha fazalarni bilishni talab qiladi. Baza stantsiyalari bu vaqtni bilishlari kerak va ular odatda bu ma'lumotni tashqi dunyodan (GPS Time va Frequency qabul qiluvchisidan yoki ular ulangan tarmoqning biron bir joyidagi sinxronizatsiya manbasidan) oladilar.

Agar mos yozuvlar bilan aloqa uzilib qolsa, tayanch stantsiya o'z-o'zidan soat qancha bo'lishini belgilaydi. Ichki (yoki mahalliy) resurslardan foydalangan holda tayanch stantsiyaga aniq chastota va fazani (vaqtni bilish uchun) o'rnatish usuli kerak va shu erda ushlab turish funktsiyasi muhim ahamiyatga ega.

GPS asosidagi vaqtni belgilashning ahamiyati

Telekommunikatsiyalarda GPS uchun asosiy dastur simsiz stansiyalarda sinxronlashni ta'minlashdir. Asosiy stantsiyalar to'g'ri ishlash vaqtiga bog'liq, ayniqsa foydalanuvchi bir hujayradan boshqasiga ko'chib o'tishda yuzaga keladigan tarqatish uchun.[4] Ushbu ilovalarda GPS mavjud bo'lmaganda doimiy ishlashni ta'minlash va favqulodda ta'mirlash bilan bog'liq xarajatlarni kamaytirish uchun ushlab turish bazaviy stantsiyalarda ishlatiladi, chunki ushlab turish qulay vaqtda texnik xizmat ko'rsatilgunga qadar sayt to'g'ri ishlashini ta'minlaydi.[5]

Ba'zi eng qat'iy talablar simsiz tayanch stantsiyalarning yangi avlodidan kelib chiqadi, bu erda to'g'ri ishlash uchun 1 miks darajagacha bo'lgan fazali aniqlik ko'rsatkichlari saqlanishi kerak.[6] Biroq, aniq vaqtni belgilash zarurati simsiz aloqa tizimlari va simli aloqa tarixining ajralmas qismi bo'lib kelgan,[7] ishonchli va tejamli vaqt echimlarini izlashga CDMA arzon narxlardagi echimlar bilan raqobatlashish zarurati sabab bo'lgan degan takliflar mavjud.[8]

Baza stantsiyasida, standart funktsiyalardan tashqari, aniq vaqt va uni ushlab turish vositasi kabi xizmatlar uchun juda muhimdir. E911[5]

GPS vaqtni aniqlash manbai sifatida nafaqat asosiy tarkibiy qism hisoblanadi Telekommunikatsiyalarda sinxronizatsiya lekin umuman muhim infratuzilma uchun.[9] 18 ta muhim resurs va kalit infratuzilmaning (CIKR)[10]) tarmoqlar, 15 to'g'ri ishlashi uchun GPS-dan olingan vaqtni ishlatadi.[11] Vaqtni aniqligi aniqligi (va uni ushlab turish vositasi) muhim ahamiyatga ega bo'lgan muhim dasturlardan biri Sinxrofazorlar elektr tarmoqlarida chiziqdagi nosozliklarni aniqlash.[12] Boshqa birida Kam kechikish kapital bozorlarida savdo dasturlari.

GPS-dan olingan vaqt qanday ishlamay qolishi mumkin

GPS siqilish va shovqinlarga sezgir, chunki signal darajasi juda past[13] va tasodifiy yoki qasddan bo'lishi mumkin bo'lgan boshqa manbalar tomonidan osongina botqoqlanib qolishi mumkin.[14] Shuningdek, GPS ko'rish signallari chizig'iga bog'liq bo'lgani uchun uni buzish mumkin Shahar darasi effektlar, masalan, GPSni faqat ba'zi joylarda kunning ma'lum vaqtlarida foydalanish mumkin.

Biroq, GPS uzilishi dastlab muammo emas, chunki soatlar to'xtab qolishi mumkin,[15] aralashuvni kamaytirishga imkon beradigan darajada osilatorning barqarorligi imkon beradi.[4] Osilator qanchalik barqaror bo'lsa, tizim GPSsiz shuncha uzoq ishlay oladi.

Qopqoqni aniqlash

Yilda Telekommunikatsiyalarda sinxronizatsiya dasturlarni ushlab turish bilan belgilanadi ETSI kabi:

Boshqaruv kiritishni yo'qotgan va chiqishni boshqarish uchun qulflangan ish paytida olingan saqlangan ma'lumotlardan foydalanadigan soatning ish holati. Saqlangan ma'lumotlar fazali va chastotali o'zgarishlarni boshqarish uchun ishlatiladi, bu esa bloklangan holatni spetsifikatsiyalar doirasida takrorlashga imkon beradi. Holdover soat chiqishi endi ulangan tashqi mos yozuvlar ta'sirini yoki undan o'tishni aks ettirmasa boshlanadi. Soat chiqishi qulflangan rejim holatiga qaytganida ushlab turish tugaydi.[16]

Xatolarni to'g'rilash uchun tashqi nazorat moslamasi bo'lmaganida, uni to'xtatib qo'yishni aniqlik yoki soat o'lchovi xatosi o'lchovi deb hisoblash mumkin.

MIL-PRF-55310[17] soat aniqligini quyidagicha belgilaydi:

Qaerda da sinxronizatsiya xatosi ; taqqoslanadigan ikki soat orasidagi fraksiyonel chastota farqi; - tasodifiy shovqin tufayli xato; bu da ; qarishning chiziqli darajasi va atrof-muhit ta'siriga bog'liq chastota farqidir.

Xuddi shunday ITU G.810[18] vaqt xatosini quyidagicha belgilaydi:

Qaerda vaqt xatosi; vaqt xatosi ; at fraksiyonel chastota xatosi ; chiziqli fraksiyonel chastotani siljish tezligi; bu tasodifiy fazaviy og'ish komponenti va nominal chastota.

Qopqoqni amalga oshirish

Sinxronlashni talab qiladigan dasturlarda (masalan, simsiz tayanch stantsiyalari) GPS soatlari tez-tez ishlatiladi va shu nuqtai nazardan ko'pincha a sifatida tanilgan GPSDO (GPS intizomli osilatori) yoki GPS TFS (GPS vaqti va chastotasi manbai).[19]

NIST intizomli osilatorni quyidagicha belgilaydi:

Tashqi mos yozuvlar bilan kelishish uchun chiqish chastotasi doimiy ravishda boshqariladigan osilator (ko'pincha fazali qulflangan pastadir yordamida). Masalan, GPS intizomli osilatori (GPSDO) odatda kvars yoki rubidiyali osilatordan iborat bo'lib, uning chiqish chastotasi doimiy ravishda GPS yo'ldoshlari tomonidan uzatiladigan signallarga mos kelish uchun boshqariladi.[20]

GPSDO-da GPS yoki GNSS signali ichki osilatorni boshqaradigan tashqi mos yozuvlar sifatida ishlatiladi.[13] Zamonaviy GPSDO-da GPSni qayta ishlash va boshqarish funktsiyasi GPS mos yozuvlar signali va osilator chiqishi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri taqqoslash imkonini beradigan Mikroprotsessorda amalga oshiriladi.[8]

Zamonaviy GPSDO

GPS Time va Frequency yechimining qurilish bloklari orasida osilator asosiy komponent hisoblanadi[11] va odatda ular pechda boshqariladigan kristalli osilator atrofida qurilgan (OCXO ) yoki a Rubidiyga asoslangan soat. Yo'naltiruvchi osilatorning sifatiga ta'sir qiluvchi dominant omillar qarish va haroratning barqarorligi hisoblanadi. Biroq, osilatorning konstruktsiyasiga qarab, barometrik bosim va nisbiy namlik kvarts osilatorining barqarorligiga hech bo'lmaganda kuchli ta'sir ko'rsatishi mumkin.[iqtibos kerak ] Ko'pincha "tasodifiy yurish" beqarorligi deb ataladigan narsa aslida atrof-muhit parametrlarining deterministik ta'siridir. Kvarts osilatorlarining ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilash uchun ularni o'lchash va modellashtirish mumkin. Yo'naltiruvchi osilatorga Mikroprotsessor qo'shilishi harorat barqarorligini va qarish ko'rsatkichlarini yaxshilashi mumkin[21] Holdover paytida qarish va haroratning beqarorligi oqibatida qolgan soat xatolarini boshqarish mexanizmlari yordamida tuzatish mumkin.[22] Kvarts asosidagi mos yozuvlar osilatorining birikmasi (masalan, OCXO ) va zamonaviy tuzatish algoritmlari Holdover dasturlarida yaxshi natijalarga erishishi mumkin.[23]

Keyinchalik ushlab turish qobiliyati bepul ishlaydigan mahalliy osilator yoki oldingi ishlashi haqida ma'lumotni saqlaydigan dasturiy ta'minot bilan boshqariladigan mahalliy osilator tomonidan ta'minlanadi.[23] Bunday sa'y-harakatlarning eng dastlabki hujjatlari o'sha paytdagi Milliy Standartlar Byurosidan 1968 yilda olingan [Allan, Fey, Machlan va Barns, "Kompyuter simulyatsiyasi bilan ishlab chiqilgan o'ta aniq vaqtni sinxronlashtirish tizimi", chastota], bu erda analog kompyuter to'pdan iborat. disk integratorlari osilatorning chastotali qarishini to'g'irlash uchun uchinchi tartibli boshqaruv tsiklini amalga oshirdilar. Ushbu kontseptsiyaning birinchi mikroprotsessori tatbiq etilishi 1983 yilda sodir bo'lgan [Bourke, Penrod, "Mikroprotsessor tomonidan boshqariladigan intizomli chastotalar standartini tahlil qilish", Frequency Control Simpozium], unda Loran-C translyatsiyalari juda sifatli kvars osilatorlarini sezyum telekommunikatsion simli tarmoqni sinxronlashtirishda almashtirish. Boshqaruv mexanizmining asosiy maqsadi soat yoki osilatorning barqarorligini oshirish, kalibrlash uchun zarur bo'lgan vaqtni minimallashtirishdir.[1] Holdoverda o'rganilgan xatti-harakatlar OCXO kelajakdagi xatti-harakatni oldindan ko'rish va to'g'rilash uchun ishlatiladi.[2] Bunday mexanizm yordamida samarali qarish va haroratni qoplash mumkin[24] va tizim tuzuvchisi ushbu tuzatishni amalga oshiradigan algoritmlar va metodlarni tanlashga duch keladi, shu jumladan ekstrapolyatsiya, interpolatsiya va prognozli filtrlar (shu jumladan) Kalman filtrlari ).[25][26]

Qarish va atrof-muhit ta'sirining to'siqlari olib tashlanganidan so'ng, bunday GPSDO-da ishlashni to'xtatishning yagona nazariy cheklovi bu siljish tezligidagi tartibsizlik yoki shovqin bo'lib, u metrik yordamida aniqlanadi. Allanning og'ishi yoki Vaqt og'ishi.[27][ishonchli manba? ]

Qarish va haroratning barqarorligi va stoxastik ta'sir kabi muntazam ta'sirlar tufayli Holdoverga ta'sirini taxmin qilishning murakkabligi. Tasodifiy yurish shovqin maxsus ishlab chiqarishga olib keldi Holdover osilatori bozorda joriy etilayotgan echimlar.[28]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b "Aqlli soat: yangi vaqt" (PDF). IEEE. 1992-12-06. Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  2. ^ a b "AN-1002 (Vah. 0)" (PDF). Olingan 2012-09-28.
  3. ^ "IP RANni qayta tiklash operatorlari uchun sinxronizatsiyani joylashtirish masalalari" (PDF). Juniper tarmoqlari. 2011. Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  4. ^ a b Faysal A. Xon (2007 yil dekabr). "GPS asosida sinxronizatsiya degradatsiyasining uyali tarmoqlarga ta'siri" (PDF). IGNSS. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2013-05-12. Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  5. ^ a b "Sinxronizatsiya va ushlab turish tushunchalarini tushunish". Eetimes.com. Olingan 2012-09-28.
  6. ^ "WCDMA va LTE sinxronlash aspektlari" (PDF). Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2009 yil 12 iyunda. Olingan 12 sentyabr, 2011.
  7. ^ "Sinxronlashtirilgan tarmoq uchun soatlar". Olingan 2012-10-21.
  8. ^ a b Piter Kuykendall; Doktor Peter V. W. Loomis. "GPS bilan sinxronlash: simsiz infratuzilma uchun GPS soatlari" (PDF). Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  9. ^ Doktor Jeyms Kerol; Janob Kirk Montgomeri. "Global Pozitsiyalash Tizimining Vaqt Kritikligini Baholash - Ishning dastlabki natijalari". Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  10. ^ "Arxivlangan nusxa". Arxivlandi asl nusxasi 2011-10-16 kunlari. Olingan 2011-09-12.CS1 maint: nom sifatida arxivlangan nusxa (havola)
  11. ^ a b R. Jeyms Kaverli (2011-04-27). "GPS muhim infratuzilmasi". Arxivlandi asl nusxasi 2012-03-24. Olingan 2012-10-21.
  12. ^ "Signal" (PDF). Olingan 2012-09-28.
  13. ^ a b "Global joylashishni aniqlash tizimi (GPS) va sun'iy yo'ldosh vaqtini uzatish". 2010 yil mart. Olingan 2012-10-21.
  14. ^ "GPS.gov: Milliy kosmosga asoslangan joylashishni aniqlash, navigatsiya va vaqtni aniqlash bo'yicha maslahat kengashi" (PDF). Pnt.gov. 2012-08-21. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2012-03-24. Olingan 2012-09-28.
  15. ^ "Sinx universiteti". Sinx universiteti. 2004-12-15. Arxivlandi asl nusxasi 2012-04-02 da. Olingan 2012-09-28.
  16. ^ "ETS 300 462-1 - 01-nashr - Transmissiya va multiplekslash (TM); sinxronizatsiya tarmoqlariga umumiy talablar; 1-qism: sinxronizatsiya tarmoqlari ta'riflari va terminologiyasi" (PDF). Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2012-03-31. Olingan 2012-09-28.
  17. ^ "Ishlash spetsifikatsiyasi: Osilator, Kristal bilan boshqariladigan, umumiy spetsifikatsiya" (PDF). 1998. Arxivlangan asl nusxasi (PDF) 2010 yil 31 mayda. Olingan 12 sentyabr, 2011.
  18. ^ tsbmail. "G.810: sinxronizatsiya tarmoqlari ta'riflari va terminologiyasi". Itu.int. Olingan 2012-09-28.
  19. ^ "GPS vaqti va chastotasi tizimlari" (PDF). Olingan 2012-10-21.
  20. ^ "A dan Z gacha bo'lgan vaqt va chastota". Tf.nist.gov. Arxivlandi asl nusxasi 2012-09-11. Olingan 2012-09-28.
  21. ^ Vacker, Mayk F.; Villella, A. (2008). "Bortdagi mikroprotsessor yordamida OCXO ishlashini takomillashtirish". 2008 yil IEEE xalqaro chastotani boshqarish simpoziumi. Ieeexplore.ieee.org. 159–164 betlar. doi:10.1109 / FREQ.2008.4622980. ISBN  978-1-4244-1794-0.
  22. ^ Xuy Chjou; Charlz Nikoll; Tomas Kunz; Xovard Shvarts (2008 yil noyabr). "Kristalli osilatorlarning chastotali aniqligi va barqarorligiga bog'liqligi" (PDF). Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  23. ^ a b Maykl A. Lombardi (2008 yil sentyabr). "Kalibrlash va metrologiya laboratoriyalari uchun GPS chastotali osilatorlardan birlamchi chastota standartlari sifatida foydalanish" (PDF). NCSL International. Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  24. ^ Fabrizio Tappero; Endryu G. Dempster; Toshiaki Ivata (2007). "Bepul ishlaydigan QZSS soati uchun xatolarni kamaytirishning bosqichma-bosqich usuli" (PDF). IEEE. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2013-05-12. Olingan 2012-10-21. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  25. ^ [1][o'lik havola ]
  26. ^ c.w.t. Nicholls, G.C. Karleton (2004). "Adaptiv OCXO driftni tuzatish algoritmi". 2004 yil IEEE Xalqaro chastotani boshqarish simpoziumi va ko'rgazmasi materiallari, 2004 y. Ieeexplore.ieee.org. 509-517 betlar. doi:10.1109 / FREQ.2004.1418510. ISBN  0-7803-8414-8.
  27. ^ http://www.leapsecond.com/pages/adev/adev-why.htm
  28. ^ "MD-023: kengaytirilgan Holdover kristalli osilatori" (PDF). Vectron International. 2011 yil iyun. Olingan 2012-10-21.

Tashqi havolalar